神奇的变形笔的变形之谜课文「世界四大之谜金字塔」

今天神州网小怡分享神奇的变形笔的变形之谜课文「世界四大之谜金字塔」一文，希望对您有帮助。

1、引言

前几天刷视频的时候，偶然刷到这个视频，一支很神奇的笔。外形上平平无奇，但是按动机关，它能突然变形，圆柱状的外壳会变成了一片片鱼鳞状的外壳，很有艺术的美感。对力学有一定了解的同学，看到这种鱼鳞状肯定非常熟悉。这不就是壳体受压后发生屈曲嘛！当我想进一步了解它究竟是怎么变形的时候，却怎么也找不到关于这支笔变形原理的介绍。很多视频都是说这支笔怎么了不起，怎么有艺术感，甚至是怎么换芯，但是绝口不提它是怎么变形的。

艺术的变形笔

2、稳定性问题

要说屈曲，应该大部分同学可能都没听过，不过失稳，应该有所耳闻。同学们在学材料力学的时候，就会学到受压杆件的稳定性分析。其实，屈曲跟压杆稳定一样，同样是属于受压物体的稳定性问题。只不过，屈曲一般是板壳结构，就是二维的那种大平面、大曲面，然后受到力是在侧面的压力。这种稳定性问题的本质，其实是结构的内缺陷，或者存在横向的微小扰动。一旦失稳后，它就跟弯曲问题有点类似。

稳定性问题引起脚手架坍塌

稳定性问题在日常生活中还是很常见的。特别是压杆稳定，对在建建筑的脚手架非常重要，偶尔会有脚手架整体坍塌的新闻，其实就是底下的脚手架受到的压力太大，被压弯失去稳定性导致的。疫情刚开始的那年，泉州的一家酒店坍塌，也是因为违规改建，导致底下钢结构受力过大，失去稳定性。屈曲问题，日常生活中的接触，相对较少。我之前在《耐压的易拉罐》中，其实已经讲解过屈曲的问题。另外，做汽车的同学，特别是研发汽车防撞的同学肯定非常熟悉屈曲。当汽车碰撞发生，保险杠后方的吸能盒发生的变形，就是屈曲，外观上看，就是被压层一层一层的褶皱。

稳定性问题引起泉州酒店坍塌

3、变形笔之谜

当汽车的碰撞能量没那么大时，吸能盒并未完全压扁，此时方截面的吸能盒，在纵向存在起伏。为了看清楚这个起伏，我把这个易拉罐踩扁吧。力度不好控制，只能踩成这样。往外拉开一点，这样子褶皱就明显一点。如果有万能试验机，就不用像我这么麻烦，直接往下压3-4cm就行。仔细观察这个褶皱，它并不是整圈往外或者往内弯折，而是有外有内。如果人为给它修饰一下，让这些褶皱变得更加规则一些，就会像这支神奇的笔一样。其实，这支笔的设计灵感，据说就来自被压得易拉罐。

变形笔的灵感来源

不过，易拉罐是铝制的，一旦发生了这样的褶皱，是无法完美恢复到原始状态的；更不可能出现来回无数次的变形，金属的疲劳特性不允许。那这支笔到底是怎么回事呢？如果你拿到这支笔，亲自摸到之后就明白了。银色外壳显然不是铝合金，说明书上说的是金属膜，但我感觉不像，可能就是个银色的塑料膜而已。薄膜不抗压，确实很容易发生屈曲，但是屈曲的状态肯定不是这种样子。相同条件下，厚度会影响屈曲后的鳞片。真正的机关，在于膜内的骨架，用手摸其实就已经可以摸到这一片片网状的鱼鳞了。

4、总结

所以，这支极具艺术美感的神奇笔，其实是利用了内部的网状骨架来实现鱼鳞状的“屈曲”，纯金属圆柱外壳，是绝对无法实现这种效果的。